JP6049344B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
[構成]
〔超音波プローブ〕
超音波プローブ1には、複数の超音波振動子が走査方向に1列に配置された1次元アレイプローブ、又は、複数の超音波振動子が2次元的に配置された2次元アレイプローブが用いられる。また、走査方向に1列に配置された複数の超音波振動子を、走査方向に直交する揺動方向に揺動させる機械式1次元アレイプローブを用いてもよい。超音波プローブ1は被検体に向けて超音波を送信し、前記被検体からのエコー信号を受信してその受信信号を出力する。
送信部2は、超音波プローブ1に電気信号を供給して所定の焦点にビームフォームした(つまり送信ビームフォームした)超音波を送信させる。
受信部3は、例えば図示しないプリアンプ回路と、A/D変換器と、受信遅延回路と、加算器とを有する。プリアンプ回路は、超音波プローブ1の各超音波振動子から出力されるエコー信号を受信チャンネルごとに増幅する。A/D変換器は、増幅されたエコー信号をデジタル信号に変換する。受信部3から出力される受信信号は、信号処理部4に入力される。
信号処理部4は動的に再構成が可能な回路を有する回路部40を含み、受信信号に対して動作内容に対応する信号処理を施す。動的に再構成が可能な回路とは、複数の小規模な演算処理部同士をプログラムに従って短時間に結線し直すことで、小さな回路規模で複雑なデジタル処理が可能な回路であり、電力を供給されたまま再構成することができる回路である。回路部40には、例えば、動的な再構成が可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)等の回路素子が搭載される。動作内容とは、装置に所定の動作を実行させるための設定条件の内容を意味する。動作内容の例としては、並列同時受信数等が挙げられる。
画像生成部5は、信号処理部4から出力された信号処理後の受信信号(超音波ラスタデータ)に基づいて超音波画像データを生成する。画像生成部5は、例えばDSC(Digital Scan Converter:デジタルスキャンコンバータ)を有する。画像生成部5は、走査線の信号列で表される信号処理後の受信信号を、直交座標系で表される画像データに変換する(スキャンコンバージョン処理)。例えば、画像生成部5は、信号処理部4によって信号処理が施された受信信号にスキャンコンバージョン処理を施すことにより、被検体の組織の形態を表す超音波画像データを生成する。画像生成部5は、超音波画像データを表示部6に出力する。
表示部6は、CRT(Cathode Ray Tube)や液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成されており、超音波画像データを画像生成部5から受けて、超音波画像データに基づく超音波画像を表示する。
記憶部7は、複数の動作内容それぞれに1以上の信号処理機能を対応付けた対応情報を予め記憶する。信号処理機能とは信号処理部が受信信号に施す処理機能のことである。信号処理機能の例としては、FIFOメモリ4011、微小遅延回路4012、開口重み係数乗算回路4013、デジタルTGC4021、ダウンコンバータ4022、間引き回路4023、フィルタ4024、振幅演算回路4025、ログ圧縮回路4026等が受信信号に施す処理機能とこれら機能の接続状態とが挙げられる。対応情報の例を図5及び図6に示す。図5に示す対応情報T1は、複数の動作内容M1〜Mnのそれぞれに1以上の信号処理機能F1〜Fmを対応付けている。
制御部8は、動作内容が指定されたときに、記憶部7に予め記憶されている対応情報に基づいて回路部40の回路を動的に再構成することにより、指定された動作内容に対応する信号処理機能を信号処理部4に付与する。このとき、制御部8は、対応情報T1又は対応情報T2に基づく信号処理機能を信号処理部4に付与する。対応情報T2に基づく信号処理機能を付与する場合、制御部8は、回路部40のリソースの制限の範囲内に於いて、優先度の高い機能から順に信号処理部4へ機能を付与する。
図7はこの実施形態の動作の例を示すフローチャートである。装置に主電源が投入される(S71)と、初期設定の動作内容(例えば並列同時受信数4)に基づく信号処理回路が構成される(S72)。作業者は動作内容を指定する必要があれば、所望の動作内容(例えば並列同時受信数2)を指定する(S73)。
この実施形態に於いて、超音波プローブ1は、被検体に向けて超音波を送信し、前記被検体からのエコー信号を受信してその受信信号を出力する。信号処理部4は、動的に再構成が可能な回路を有する回路部40を含み、受信信号を処理する。記憶部7は、複数の動作内容それぞれに1以上の信号処理機能を対応付けた対応情報T1を予め記憶する。制御部8は、動作内容が指定されたときに、対応情報T1に基づいて回路を動的に再構成することにより、当該動作内容に対応する信号処理機能を信号処理部4に付与する。
[構成]
〔対応情報〕
図10に示すように、この実施形態では対応情報の内容が異なる。対応情報T3は、複数の動作内容M1〜Mnのそれぞれに必須な1以上の信号処理機能F1〜Fmを対応付けている。すなわち、各動作内容を実現するために必ず用いられる機能のみが対応付けられている。超音波診断装置の他の構成は第1の実施形態と同様である。
図11はこの実施形態の動作の例を示すフローチャートである。装置に主電源が投入される(S111)と、初期設定の動作内容(例えば並列同時受信数4)に基づく信号処理回路が構成される(S112)。作業者は動作内容を指定する必要があれば、所望の動作内容(例えば並列同時受信数2)を指定する(S113)。
この実施形態に於いて、対応情報T3は、複数の動作内容のそれぞれと、各動作内容について必須な1以上の信号処理機能とを対応付けている。制御部8は、動作内容が指定されたときに、対応情報T3に基づいて回路を動的に再構成することにより、当該動作内容について必須な信号処理機能を信号処理部4に付与する。
[構成]
この実施形態では記憶部と制御部の構成が異なる。他の構成は第1の実施形態と同様である。
記憶部7は、回路部40に搭載された複数の回路素子それぞれについて使用履歴情報を予め記憶している。
制御部8は、信号処理部4へ信号処理機能を付与するとき、使用履歴情報に基づいて、回路の構成要素として使用する回路素子を回路部40に搭載された複数の回路素子から選択する。このとき制御部8は、使用回数に基づいて、この回数が少ない回路素子を優先的に選択することができる。また、使用時間に基づいて、この時間が短い回路素子を優先的に選択してもよい。
図13はこの実施形態の動作の例を示すフローチャートである。装置に主電源が投入される(S1301)と、初期設定の動作内容(例えば並列同時受信数4)に基づく信号処理回路が構成される(S1302)。作業者は動作内容を指定する必要があれば、所望の動作内容(例えば並列同時受信数2)を指定する(S1303)。
この実施形態に於いて、記憶部は、複数の回路素子のそれぞれについて、回路の構成要素として使用された履歴を示す使用履歴情報を予め記憶している。動作内容が指定されたとき、制御部は、使用履歴情報に基づいて、使用回数が少ない、あるいは使用時間が短い回路素子を優先的に回路の構成要素として選択する。
第1〜第3の実施形態に於いて、通常、回路部40に搭載されている複数の回路素子の中には、回路として使用されていない素子が存在する。このとき、制御部8は、図示しない電力供給部に、回路として使用されている素子のみに対して電力を供給させることができる。このことは装置の動作電力を低減するので、動作の省電力化を図ることが可能な超音波診断装置を提供することができる。
2 送信部
3 受信部
4 信号処理部
5 画像生成部
6 表示部
7 記憶部
8 制御部
40 回路部
401 受信ビームフォーマ部
402 ビーム回路部
4011 FIFOメモリ
4012 微小遅延回路
4013 開口重み係数乗算回路
4014 加算器
4015 追加機能の一例
4021 デジタルTGC
4022 ダウンコンバータ
4023 間引き回路
4024 フィルタ
4025 振幅演算
4026 ログ圧縮回路
T1 対応情報の一例
T2 対応情報の一例
T3 対応情報の一例
Claims (7)
- 被検体に向けて超音波を送信し、前記被検体からのエコー信号を受信してその受信信号を出力する超音波プローブと、
動的に再構成が可能な回路を有する回路部を含み、前記受信信号を処理する信号処理部と、
複数の並列同時受信数それぞれに1以上の信号処理機能を対応付けた対応情報を予め記憶する記憶部と、
設定された並列同時受信数と前記対応情報とに基づいて前記回路を動的に再構成することにより、当該設定された並列同時受信数に対応する信号処理機能を前記信号処理部に付与する制御部と、
を備え、
前記信号処理部は前記受信信号に対して当該設定された並列同時受信数に対応する信号処理を施すことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記対応情報は、前記複数の並列同時受信数のそれぞれと、当該並列同時受信数について予め優先度が付与された前記1以上の信号処理機能とが対応付けられており、
並列同時受信数が設定されたときに、前記制御部は、前記優先度及び前記回路部のリソースに基づいて、当該設定された並列同時受信数に対応する信号処理機能を前記信号処理部に付与する、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記対応情報は、前記複数の並列同時受信数のそれぞれと、当該並列同時受信数について必須な前記1以上の信号処理機能とが対応付けられている、
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記回路部は複数の回路素子を有し、
前記並列同時受信数が設定されたときに、前記制御部は、前記複数の回路素子から前記回路として使用される回路素子を選択する、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の超音波診断装置。 - 前記記憶部は、前記複数の回路素子のそれぞれについて、前記回路として使用された履歴を示す使用履歴情報を予め記憶しており、
並列同時受信数が設定されたときに、前記制御部は前記使用履歴情報に基づいて使用回数が少ない回路素子を優先的に選択する、
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置。 - 前記記憶部は、前記複数の回路素子のそれぞれについて、前記回路として使用された履歴を示す使用履歴情報を予め記憶しており、
並列同時受信数が設定されたときに、前記制御部は前記使用履歴情報に基づいて使用時間が短い回路素子を優先的に選択する、
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波診断装置。 - 前記制御部は、前記回路として使用される回路素子のみに対して電力を供給する、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の超音波診断装置。
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